Production biologique d’hydrogène : couplage de procédés fermentaires, une brique additionnelle à la valorisation énergétique de la biomasse
L’objectif majeur du projet de thèse est d’optimiser un procédé de production biologique d’hydrogène à partir de ressources renouvelables (biomasses), constituant une alternative prometteuse à la production d’hydrogène via les combustibles fossiles nécessitant des procédés thermiques énergivores. Le procédé de production d’hydrogène par fermentation de composés organiques avec des bactéries anaérobies (dark fermentation) présente des taux de production élevés et offre la possibilité d’exploiter des déchets organiques et de les convertir en ressources énergétiques valorisables. La valorisation énergétique des digestats de ce procédé par un processus fermentaire (photofermentation), permettant de convertir les acides organiques co-produits à l’hydrogène lors de la première étape, s’impose à une rentabilité économique de la filière hydrogène.
L’aspect novateur du projet est de conjuguer deux bioprocédés fermentaires innovants. L’hydrogène sera bioproduit par fermentation obscure dans un bioréacteur membranaire (BRM) breveté par l’IPHC, fonctionnant en continu, couplée à une seconde étape de biophotofermentation sous pression, mis au point par le LEPMI, pour une production supplémentaire d’hydrogène à partir d’une même biomasse (intrant d’unité de méthanisation). Cet enchaînement de technologies de rupture, dont une évaluation environnementale par approche analyse de cycle de vie (ACV) sera réalisée, consistera ainsi à générer un hydrogène avec un rendement de conversion de la biomasse optimale et à positionner cette bioproduction en complément de la méthanisation de la biomasse.
Ce projet entre à la fois dans la thématique de l’énergie durable par la production d’un vecteur énergétique décarboné (H2) et dans la thématique d’économie circulaire avec l’optimisation de la valorisation énergétique de biomasses correspondant à des déchets de l’industrie agroalimentaire et agricoles en proposant un procédé spécifique de conversion de la biomasse en hydrogène, intégrable en amont de la digestion anaérobie et dont l’impact environnemental sera évalué.
Ce travail de thèse bénéficie d’un cofinancement de l’ADEME et de la Région Grand Est. Il est également environné par l’OHM Fessenheim.
